算術運算和邏輯運算
MIPS的運算指令是只能對寄存器進行操作
加法運算示例
CPU通過取指，就會把指令從內存中取出，並放到 IR寄存器，也就是存放指令編碼的寄存器，指令譯碼電路看到這條指令的編碼之后，根據 opcode 域為全0，知道了這是一條R型的指令，再根據 function 域的值，分析出這是一條 add 指令，因此控制電路會向 ALU（運算器）發出對應的控制信號，指明接下來要進行加法運算， 同時，指令譯碼部件分析出第一個源操作數 rs 所在寄存器，第二個源操作數 rt 所在寄存器，控制電路會選通對應的源操作數寄存器，將其內容傳送到ALU的輸入，同時指令譯碼部件還會分析出目的操作數 rd 所在寄存器，因此控制電路還會將ALU的輸出，連通到目的操作數所在寄存器的輸入，在這樣的設定下，ALU會根據控制電路給出的信號，將兩個輸入的源操作數進行加法運算，並送出運算的結果。
算術運算指令（MIPS Core Instruction Set）
R型
add rd , rs , rt # R[rd]=R[rs]+R[rt] (add指令，在加法運算產生溢出時，會向控制器報告異常，由控制器進行處理)
addu rd , rs , rt # R[rd]=R[rs]+R[rt] (addu指令，在發生溢出時不會報出異常)
sub rd , rs , rt # R[rd]=R[rs]-R[rt]
subu rd , rs , rt # R[rd]=R[rs]-R[rt]
I型
addi rt , rs , imm # R[rt]=R[rs]+SignExtImm （將rs寄存器的內容，加上立即數的符號擴展，再存放到rt寄存器。 在加法運算產生溢出時，會向控制器報告異常，由控制器進行處理 。立即數擴展的方法：立即數是16位的，高16位是由這低16位當中的最高位，復制了16次，填充到高16位當中，也就是這32位當中的高16位，都和低16位當中的最高位，完全一樣 ，這樣的擴展方法稱為符號擴展）
addiu rt , rs , imm # R[rt]=R[rs]+SignExtImm （在溢出時，不會產生異常）
邏輯運算指令（MIPS Core Instruction Set）
R型
and rd , rs ,rt # R[rd]=R[rs] & R[rt]
or rd , rs ,rt # R[rd]=R[rs] | R[rt]
nor rd , rs , rt # R[rd]=~( R[rs] | R[rt] ) （或非操作，先進行或，然后再取反）
I型
andi rt , rs , imm # R[rt]=R[rs] & ZeroExtImm (這16位立即數的擴展方式，不是采用符號擴展，而是采用0擴展）
ori rt , rs , imm # R[rt]=R[rs] | ZeroExtImm (0擴展操作，擴展后的高16位全都是0 )
因為算術運算指令會考慮將操作數看做是一個有符號的數，在運算時要考慮正數和負數的這個性質，而邏輯運算指令，是將操作數視為一組二進制的01串，因此采用0擴展，而不是符號擴展。